Un estudio de investigación multidisciplinar acaba de dar un paso más para entender cómo reacciona nuestro cerebro ante una lesión cerebral. Clara Granell, investigadora postdoctoral “Juan de la Cierva” en la Universidad de Zaragoza, ha participado en este estudio sobre cómo las redes neuronales recuperan su función tras una pérdida de neuronas. Precisamente, en el trabajo publicado por la revista científica e-Neuro, una de las conclusiones principales de la investigación es que la red neuronal activa rápidamente mecanismos de autorregulación que hacen aumentar el nivel de actividad de la red para intentar mantener el volumen de actividad antes de la lesión.

“Es como si tras una catástrofe puntual en una ciudad, toda la población de la ciudad, incluida la del barrio afectado, ayudara a restablecer el funcionamiento de esa zona trabajando más de lo que lo hacían antes, para poder mantener la actividad global”, explica Clara Granell, que trabaja en el Departamento de Física de la Materia Condensada y en el grupo de investigación Gotham del Institutode Investigación de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos (BIFI) de la Universidad de Zaragoza. Ha colaborado además en el diseño del modelo matemático que predice el riesgo de nuevos contagios por coronavirus en España.

Este estudio multidisciplinar sobre la red neuronal utiliza láseres para producir un daño en una zona concreta de una red neuronal in vitro de pocos milímetros y registrar qué efectos tiene en la red entera. El objetivo de este experimento es entender los mecanismos de respuesta que tienen lugar en los circuitos neuronales del cerebro y cómo los circuitos neuronales se autorregulan para intentar que la actividad conjunta de la red se mantenga estable, posiblemente en un intento de asegurar la supervivencia de las neuronas que todavía quedan.

“En el caso de este trabajo, lo que se hizo fue dañar una red, eliminando un clúster de neuronas enteras con un láser, y calcular la red de actividad que resulta después del daño. Comparando las redes obtenidas antes y después del daño, pudimos ver que el nivel de actividad del cultivo se recupera en aproximadamente 15 minutos”, apunta Clara Granell. “Por supuesto, el grupo neuronal que ha sufrido la ablación no volverá a funcionar, pero el nivel de actividad total de la red se recupera. Como las neuronas, en esta etapa de su crecimiento, ya están en una fase "madura" y no crean nuevas conexiones, entendemos que lo que se observa se debe a que el resto de la red (la parte no dañada) refuerza las conexiones existentes y contribuyen en especial los nodos que están más cerca del daño. Este estudio demuestra la utilidad de usar cultivos neuronales para entender mejor cómo funciona nuestro cerebro y supone un paso más hacia entender cómo reacciona nuestro cerebro ante lesiones cerebrales”.

El estudio, publicado en la revista eNEURO y liderado por Jordi Soriano, investigador del Instituto de Sistemas Complejos de la Universidad de Barcelona (UB), se enmarca en una colaboración en el que ha participado la investigadora de la Universidad de Zaragoza así como expertos del Instituto de Neurociencias de la UB (UBNeuro), el Instituto de Ciencias Fotónicas y el grupo de investigación Alephsys, de la Universitat Rovira i Virgili.

Según explica Soriano, el experimento muestra la gran capacidad de las redes neuronales para “autorregularse y remodelarse en respuesta a cambios repentinos o alteraciones graves”. También es un buen ejemplo de la importancia de modelar redes neuronales como sistemas complejos, donde el conjunto es mucho más rico que la suma de sus partes.

El cerebro, y en general las redes neuronales biológicas, tienen mecanismos de respuesta contra la pérdida de neuronas debida a daños o enfermedades. En accidentes vasculares cerebrales, por ejemplo, la pérdida de irrigación sanguínea provoca la muerte de un grupo focalizado de neuronas y una alteración de la función de los circuitos neuronales dañados. A su vez, esto altera la función de los circuitos vecinos, y potencialmente se puede iniciar una avalancha de deterioro.

Se adjuntan imágenes de Clara Granell, investigadora “Juan de la Cierva” en la Universidad de Zaragoza.

Autoría: URV

Referencia bibliográfica: S. Teller, E. Estévez-Priego, C. Granell, D. Tornero, J. Andilla, O. E. Olarte, P. Loza-Álvarez, A. Arenas i J. Soriano. «Spontaneous functional recovery after focal damage in neuronal cultures». eNeuro, febrer de 2020. DOI: 10.1523/ENEURO.0254-19.2019

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